Koppling, Kabeldragning och Brytare för Solceller

Att seriekoppla solpaneler innebär att pluspolen från en panel ansluts till minuspolen på nästa panel, och så vidare. Ett antal seriekopplade solpaneler kallas en sträng. När solceller (solpaneler) seriekopplas blir strängens spänning summan av de enskilda panelernas spänning, medan strömmen förblir konstant.

Att uppnå en hög spänning är den främsta fördelen med seriekoppling. Orsaken är att vid en given effekt så innebär en högre spänning en lägre ström, vilket gör att effektförlusterna i kablarna blir lägre. Därtill kräver de flesta växelriktare en viss minimispänning för att fungera, vilket uppnås genom att seriekoppla solpaneler.

Att parallellkoppla solceller innebär att solpanelernas pluspoler ansluts till en gemensam plusledare och minuspolerna till en gemensam minusledare. Vid parallellkoppling av solpaneler är strömmen summan av strömmarna från varje panel och spänningen är spänningen hos panelen med lägst spänning i gruppen.

Den främsta fördelen med att parallellkoppla solpaneler är att solcellsanläggningens prestanda i lägre utsträckning påverkas negativt om några av solpanelerna skuggas jämfört med om solpanelerna seriekopplas.

Att parallellkoppla solceller innebär dock att mängden ström ökar. För att undvika att alltför stora effektförluster krävs därför grövre och därmed dyrare kablar.

I solcellsanläggningar seriekopplas solceller (solpaneler) oftast i så kallade strängar. Därigenom höjs spänningen vilket minskar energiförlusterna i kablarna. Dessutom krävs en viss spänning också för att växelriktaren ska fungera.

Det händer dock att strängar av solpaneler sinsemellan parallellkopplas. Att parallellkoppla strängar av solpaneler kan göras för att undvika att spänningen blir högre än vad en växelriktare DC-ingångar klarar av.

En hybridväxelriktare har ingångar både för solpaneler och batterier (batterilager). Det innebär att solcellerna kan kopplas direkt till batteriet via hybridväxleriktaren. Därigenom slipper man således att först omvandla DC från solpanelerna till AC och därefter tillbaka till DC för lagring i batteriet.

Hybridväxelriktaren har dock en DC/DC-omvandlare som sänker spänningen, vilket är nödvändigt för att strömmen inte ska skada batteriet vid inmatningen. En hybridväxelriktare är en effektiv lösning och är det naturliga valet om solcellsanläggning och batteri köps vid samma tillfälle.

För batterier med inbyggd växelriktare kopplas solcellerna (solpanelerna) i likhet med de flesta solcellsanläggningar först till solcellsanläggningens växelriktare. Denna växelriktare kopplas i sin tur sedan samman med den inbyggda växelriktaren i batterilagret.

Batterier med inbyggd växelriktare bör framförallt övervägas om du redan har en befintlig solcellsanläggning som du vill komplettera med ett batterilager. Lösningen innebär högre elenergiförluster än en hybridväxelriktare men är en billigare lösning än att behöva skaffa både batteri och byta ut befintlig växelriktare. Läs mer: skaffa batteri till solceller

Vid kabelförläggning på solcellsanläggningar är det viktigt att kablarna både fästs ordentligt och dragavlastas för att motverka uppkomst av framtida skador. Kablar till solceller bör vidare inte ligga direkt mot yttertaket utan bör dras i rör eller kanaler för att skyddas mot mekanisk åverkan och väderpåverkan.

Kablar ska också förläggas så att kabeln inte böjs kraftigt. En tumregel är att böjen inte ska vara kraftigare än att den kan följa en vanlig snusdosa.

Några av de viktigaste råden vid kabelgenomföring av solcellskablar är:

• Täthet mot fukt och vatten. Kabelgenomföringen måste vara helt vattentät. Därför ska produkter avsedda för takgenomföringar användas. Dessa produkter ska också vara kompatibla med fastighetens takmaterial (takpannor, plåt, papptak etc.).
• Mekaniskt skydd av kabeln. Kabel som passerar genom tak eller vägg behöver skyddas från mekaniska skador till följd av skav eller klämning. Därför bör kabelrör, skyddsslangar eller genomföringshuvor med inbyggt skydd användas. Skydden behöver också tåla temperaturväxlingar och vara UV-beständiga om de utsätts för solljus.
• DC-kablar ska förläggas tätt intill varandra. Inte bara vid förläggning på taket utan även vid genomföringar ska plus- och minuskabeln för DC ligga tätt intill varandra.
• Forma en droppögla om kabeln kommer ut horisontellt från vägg eller tak. Genom att forma kabeln som en droppögla precis innan kabelgenomföringen så motverkas att vatten följer med in i byggnaden.
• Brandklassade genomföringar. I vissa byggnader kan det finnas krav på brandklassade kabelgenomföringar för att behålla byggnadens motståndsförmåga mot brand. Även i det fall att en byggnad inte är brandklassad kan det vara viktigt att täta kabelgenomföringar med brandhämmande material.

Ett allmänt råd är dock att om möjligt undvika kabelgenomföring av solcellskablar (kablar till en solcellsanläggning). Ur estetisk synpunkt bör kabelgenomföringar göras så diskret som möjligt. Det kan till exempel göras genom att genomföringar förläggs nära befintliga skorstenar eller ventilationshuvor.

Kabeldragning vid en solcellsanläggning måste göras så att solcellsanläggningen är elektromagnetisk kompatibel. Elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) innebär ett tillstånd där elektriska apparater och fasta installationer fungerar i samma miljö utan att störa varandra genom elektromagnetism.

Den viktigaste regeln för EMC är att DC-kabel ska förläggas så att den yta som innesluts av plus- och minuskabeln blir liten. Orsaken till det är att minimera DC-kablarnas antennverkan. Blir antennverkan för hög kan elektronisk utrustning i eller utanför fastigheten påverkas negativt och solcellsanläggningen drar också i högre utsträckning till sig åska.

Vid dimensionering av tvärsnittsarean på DC-kablar till solceller behöver bland annat strömstyrka, kabellängd, spänning, acceptabelt spänningsfall samt hur hög temperatur som kabeln kan uppnå beaktas. För solcellsanläggningar till villor används i regel DC-kablar med en dimension på 4 mm2 eller 6 mm2.

Vid dimensionering av tvärsnittsarea för AC-kablar är den ström som solcellsanläggningens växelriktare avger den viktigaste faktorn. I likhet med DC-kablar ökar dock behovet av tvärsnittsarea ju längre kabeln är och ju högre den omgivande temperaturen är. Vanliga dimensioner för AC-kabel till solcellsanläggningar är 2,5 mm2, 4 mm² och 6 mm2.

Den exakta dimensioneringen av kabel till solceller ska dock alltid göras av en behörig elektriker eller solcellsinstallatör. En anledning till det är att feldimensionerad kabel till exempel kan leda till en ineffektiv solcellsanläggning eller i värre fall till överhettning och brand.

En DC-brytare är en obligatorisk komponent i en solcellsanläggning vars huvudsakliga uppgift är att säkert kunna bryta och frånskilja den likström som produceras av solpanelerna. Med DC-brytare kan strömmen brytas manuellt vid till exempel underhåll, men de bryter även strömmen automatiskt vid isolationsfel.

Skälet till att DC-brytare behövs är att solpaneler producerar likström så länge som de är utsatta för solljus. Det innebär att kablarna från solpanelerna till växelriktaren alltid är spänningssatta under dagtid.

I det fall strömmen inte bryts, innebär det en säkerhetsrisk vid till exempel underhåll, reparation eller vid en eventuell brand på solcellsanläggningen.

Krav på DC-brytare till solceller

Kraven på DC-brytare regleras i Sverige primärt av Elinstallationsreglerna (SS 436 40 00). De viktigaste kraven som en DC-brytare måste uppfylla är:

• Frånskiljaregenskaper. En DC-brytare ska kunna bryta strömkretsen även när solpanelerna producerar maximal effekt. Den ska också tydligt indikera om den är till (ON) eller från (OFF). Det måste också vara en mekanisk direktkoppling, det vill säga när handtaget rörs ska brytaren alltid bryta och därigenom inte vara beroende av någon intern överföringsmekanism som skulle kunna gå sönder.
• Spänning och strömklassning. DC-brytaren måste vara klassad för att klara systemets maximala DC-spänning, till exempel 1 000 V DC eller 1 500V DC. Den måste också vara klassad för den maximala ström som den kan komma att behöva bryta.
• Lätt åtkomlig på solcellsanläggningens DC-sida. En DC-brytare för solceller måste finnas på en solcellsanläggnings likströmsida (DC-sida) för att kunna koppla bort solpanelerna från växelriktaren. DC-brytaren kan också vara inbyggd i växelriktaren.
• Omgivande miljö. DC-brytaren måste vara konstruerad för att klara av den omgivande miljö där den är placerad. Vid utomhusplacering betyder detta bland annat att de behöver ha en hög IP-klass (skydd mot inträngande av föremål eller vätska) och vara av UV-beständigt material om de utsätts för solljus.

En AC-brytare för solceller är en apparat som används för att på ett säkert sätt koppla bort en solcellsanläggnings växelriktare från fastighetens elsystem på AC-sidan. AC-brytare till solceller kan även benämnas arbetsbrytare eller frånskiljare. Det är obligatoriskt med AC-brytare till solceller i Sverige.

AC-brytare till solceller används till exempel vid service eller underhåll på solcellsanläggningen eller vid nödsituationer som till exempel en brand. I regel är AC-brytare till solceller manuellt styrda. AC-brytare kan dock kompletteras med automatisk frånskiljning, till exempel att brytaren löser ut vid ett brandlarm.

Krav på AC-brytare till solceller

Kraven på AC-brytare regleras i Sverige primärt av Elinstallationsreglerna (SS 436 40 00). De viktigaste kraven som en AC-brytare måste uppfylla är:

• Frånskiljaregenskaper. En AC-brytare ska kunna bryta strömkretsen även när solpanelerna producerar maximal effekt. Den ska också tydligt indikera om den är till (ON) eller från (OFF). Det måste också vara en mekanisk direktkoppling, det vill säga när handtaget rörs ska brytaren alltid bryta och därigenom inte vara beroende av någon intern överföringsmekanism som skulle kunna gå sönder.
• Spänning och strömklassning. AC-brytaren måste vara klassad för att klara för fastighetens nätspänning. I Sverige innebär detta i regel 400 Volt trefas, även om 230 Volts enfas också kan förekomma.
• Lätt åtkomlig på solcellsanläggningens AC-sida. AC-brytaren ska vara lätt att hitta och manövrera även för personer som inte äger solcellsanläggningen. Detta inkluderar bland annat personal från elnätbolaget eller räddningstjänsten.
• Omgivande miljö. AC-brytaren måste vara konstruerad för att klara av den omgivande miljö där den är placerad. Vid utomhusplacering betyder detta bland annat att de ska klara av de temperaturförhållanden som råder, och ha en hög IP-klass (skydd mot inträngande av föremål eller vätska). Utsätts AC-brytaren för solljus måste den också vara av UV-beständigt material.

SEK Handbok 457 – Solceller – Råd och regler för solceller är en handbok i mindre format (53 sidor) som lämpar sig för den som ska installera eller innehar en solcellsanläggning. Handboken är utgiven av Svensk Elstandard och grundar sig bland annat på Svensk Standard SS 436 40 00 – Elinstallationsreglerna.

SEK Handbok 457 kostar runt 400 kronor och går att beställa i pdf-format om så önskas. För den som ska installera en solcellsanläggning som kan komma att utsättas för skuggning rekommenderar HemSol Skuggningshandbok – Rapport 2017:385 från Energiforsk. Denna handbok går att ladda ner gratis från internet.

Ja, man kan koppla solceller till en värmepump i sådan mening att de kan kommunicera med varandra, men det behövs ingen extra fysisk koppling. För att de ska kunna kommunicera med varandra krävs dock att fastigheten har ett energioptimeringssystem, typ Smart Home, och att din värmepump är SG-Ready-certifierad.

Energin från solel kan lagras genom att elen används till att värma upp vattnet i en bergvärmepumps eller luft-vatten-värmepumpar, varmvattenberedare eller ackumulatortank.

Att höja vattentemperaturen i en 300 liters ackumulatortank med 20 °C motsvarar till exempel en energilagring på cirka 7 kWh. Observera dock att denna energi, till skillnad från energin i ett batteri, inte kan användas till att driva apparater i en fastighet.

Med en bergvärmepump finns dock även möjligheten att pumpa ner överskottsvärme från fastigheten rätt ner i borrhålet. Därigenom kan både större mängder energi lagras och lagringen kan ske under längre tidsperioder.

Ja, tillverkare av solpaneler har i regel krav på några millimeters avstånd mellan solpanelerna. Anledningen är att undvika att solpanelerna skadar varandra när de expanderar till följd av höga temperaturer. Placeras solpanelerna på tak finns också rekommendationer om bland annat avstånd till takkanter.

En vanlig rekommendation är till exempel att lämna ett avstånd på cirka 30–40 cm till takets överkant (nock) och cirka 20 cm till övriga takkanter. Hur stort avstånd som behövs avgörs dock främst av vindlastberäkningar. Har taket ett snörasskydd ska avståndet vara minst 50 cm mellan snörasskyddet och panelerna, ibland ännu mer.

För att underlätta åtkomst till taket vid en eventuell brand, rekommenderar Räddningstjänsten också att man lämnar fria gångstråk på minst 1,2 meter i anslutning till solpanelfälten. Dessa rekommendationer bör särskilt beaktas på större tak.